JP3506050B2 - 発熱素子の冷却装置 - Google Patents
発熱素子の冷却装置Info
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- cooling device
- cooling
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、発熱素子の冷却
装置に関する。
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】 従来、この種の発熱素子の冷却装置と
しては、液冷ヒートシンクの開口部に発熱素子であるＩ
ＧＢＴ素子（スイッチング素子）により構成されるイン
バータを取り付けてＩＧＢＴ素子を冷却するものが提案
されている（例えば、特開平９-１２１５５７号公報な
ど）。この装置では、ＩＧＢＴ素子により生じる熱を熱
伝導により液冷ヒートシンクに伝え、この熱を液冷ヒー
トシンクの開口部に形成される冷却媒体の流路に水等の
冷却媒体を流して除去することによりＩＧＢＴ素子を冷
却している。
しては、液冷ヒートシンクの開口部に発熱素子であるＩ
ＧＢＴ素子（スイッチング素子）により構成されるイン
バータを取り付けてＩＧＢＴ素子を冷却するものが提案
されている（例えば、特開平９-１２１５５７号公報な
ど）。この装置では、ＩＧＢＴ素子により生じる熱を熱
伝導により液冷ヒートシンクに伝え、この熱を液冷ヒー
トシンクの開口部に形成される冷却媒体の流路に水等の
冷却媒体を流して除去することによりＩＧＢＴ素子を冷
却している。
【０００３】 他の発熱素子の冷却装置としては、半導
体素子をフレオンで液封すると共に半導体素子間に隔壁
を設けてなるものが提案されている（例えば、特開昭５
７-１４１９４５号公報など）。この装置では、フレオ
ンが沸騰する際の気化熱を半導体素子から奪うことによ
り半導体素子を冷却している。また、隔壁を設けること
により半導体素子間に気泡の膜が生じて冷却効果を低下
させることを防止している。
体素子をフレオンで液封すると共に半導体素子間に隔壁
を設けてなるものが提案されている（例えば、特開昭５
７-１４１９４５号公報など）。この装置では、フレオ
ンが沸騰する際の気化熱を半導体素子から奪うことによ
り半導体素子を冷却している。また、隔壁を設けること
により半導体素子間に気泡の膜が生じて冷却効果を低下
させることを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、液冷
ヒートシンクを用いてＩＧＢＴ素子を冷却する装置で
は、効果的で十分な冷却をすることができないといった
問題があった。近年、インバータ等を含むすべての機器
は小型化が要求されており、こうした小型化に伴いイン
バータのスイッチング素子も密集して配置される。した
がって、このスイッチング素子を十分に冷却する必要が
あるが、熱伝導による冷却では十分に熱を除去すること
ができない。
ヒートシンクを用いてＩＧＢＴ素子を冷却する装置で
は、効果的で十分な冷却をすることができないといった
問題があった。近年、インバータ等を含むすべての機器
は小型化が要求されており、こうした小型化に伴いイン
バータのスイッチング素子も密集して配置される。した
がって、このスイッチング素子を十分に冷却する必要が
あるが、熱伝導による冷却では十分に熱を除去すること
ができない。
【０００５】 半導体素子をフレオンで液封する装置で
は、装置が傾いたときに半導体素子の一部がフレオンに
よる液封から解除され、半導 素子が十分に冷却されな
い場合を生じるという問題があった。また、半導体素子
を長時間使用すると、フレオンが沸騰温度となって気化
が激しくなり、半導体素子の周囲に沸騰膜が生じて半導
体素子が十分に冷却されないという問題もあった。
は、装置が傾いたときに半導体素子の一部がフレオンに
よる液封から解除され、半導 素子が十分に冷却されな
い場合を生じるという問題があった。また、半導体素子
を長時間使用すると、フレオンが沸騰温度となって気化
が激しくなり、半導体素子の周囲に沸騰膜が生じて半導
体素子が十分に冷却されないという問題もあった。
【０００６】 本発明の発熱素子の冷却装置は、発熱素
子を効率よく十分に冷却することを目的の一つとする。
また、本発明の発熱素子の冷却装置は、装置が傾いた状
態でも発熱素子を十分に冷却することを目的とする。さ
らに、本発明の発熱素子の冷却装置は、装置全体として
の小型化を目的の一つとする。
子を効率よく十分に冷却することを目的の一つとする。
また、本発明の発熱素子の冷却装置は、装置が傾いた状
態でも発熱素子を十分に冷却することを目的とする。さ
らに、本発明の発熱素子の冷却装置は、装置全体として
の小型化を目的の一つとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の発熱素子の冷却装置は、上述の目的の少なくと
も一部を達成するために以下の手段を採った。
本発明の発熱素子の冷却装置は、上述の目的の少なくと
も一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】 本発明の第１の冷却装置は、インバータ
回路の同相に接続された二組のスイッチング素子群から
各々一つずつのスイッチング素子が同一の区分に属する
ように区分けされ、所定の傾きのときに該区分けした区
分に属する発熱素子のすべての部位より上側に突出する
高さを有する隔壁部材と、前記発熱素子の許容動作雰囲
気温度より低い沸点を有し、前記所定の傾きのときに前
記隔壁部材により区分けされた区分に属する発熱素子の
すべてを浸漬させる量の冷却液体とを備えることを要旨
とする。これにより、インバータ回路の同相に接続され
た二組のスイッチング素子群は、スイッチング素子に大
電流が流れるのを防止するために同時にオンとすること
がないから、二つのスイッチング素子が同時にオンとな
り得る組み合わせに比して、各区分内の発熱を低くする
ことができる。
回路の同相に接続された二組のスイッチング素子群から
各々一つずつのスイッチング素子が同一の区分に属する
ように区分けされ、所定の傾きのときに該区分けした区
分に属する発熱素子のすべての部位より上側に突出する
高さを有する隔壁部材と、前記発熱素子の許容動作雰囲
気温度より低い沸点を有し、前記所定の傾きのときに前
記隔壁部材により区分けされた区分に属する発熱素子の
すべてを浸漬させる量の冷却液体とを備えることを要旨
とする。これにより、インバータ回路の同相に接続され
た二組のスイッチング素子群は、スイッチング素子に大
電流が流れるのを防止するために同時にオンとすること
がないから、二つのスイッチング素子が同時にオンとな
り得る組み合わせに比して、各区分内の発熱を低くする
ことができる。
【００１５】 この本発明の第１の冷却装置では、スイ
ッチング素子の許容動作雰囲気温度より低い沸点を有す
る冷却液体がスイッチング素子から気化熱を奪って気化
することによりスイッチング素子を冷却することができ
る。しかも、所定の傾きのときでも各区分に属する発熱
素子のすべてを冷却液体に浸漬させることができるか
ら、所定の傾きでも有効にスイッチング素子を冷却する
ことができる。ここで、「所定の傾き」は、例えば、こ
の第１の冷却装置を車両に搭載する場合においては車両
に許容される最大傾斜になる。
ッチング素子の許容動作雰囲気温度より低い沸点を有す
る冷却液体がスイッチング素子から気化熱を奪って気化
することによりスイッチング素子を冷却することができ
る。しかも、所定の傾きのときでも各区分に属する発熱
素子のすべてを冷却液体に浸漬させることができるか
ら、所定の傾きでも有効にスイッチング素子を冷却する
ことができる。ここで、「所定の傾き」は、例えば、こ
の第１の冷却装置を車両に搭載する場合においては車両
に許容される最大傾斜になる。
【００１６】 こうした本発明の第１の冷却装置におい
て、前記インバータ回路は６個のスイッチング素子で構
成され、前記隔壁部材は前記インバータの各相に接続さ
れる一対のスイッチング素子を一つの区分に区分けする
部材であるものとすることもできる。こうすれば、各区
分で発生する熱を略同一にすることができるから、均等
に複数のスイッチング素子を冷却することができる。
て、前記インバータ回路は６個のスイッチング素子で構
成され、前記隔壁部材は前記インバータの各相に接続さ
れる一対のスイッチング素子を一つの区分に区分けする
部材であるものとすることもできる。こうすれば、各区
分で発生する熱を略同一にすることができるから、均等
に複数のスイッチング素子を冷却することができる。
【００１７】 また、本発明の第１の冷却装置におい
て、前記複数のスイッチング素子が並列に接続され同期
してスイッチングされることにより一つのスイッチング
素子として機能するスイッチング素子群が６組で構成さ
れるインバータの該スイッチング素子群を構成する各ス
イッチング素子であり、前記隔壁部材は、インバータの
各相に接続される２組のスイッチング素子群の各組に属
する少なくとも一つずつのスイッチング素子を一つの区
分に区分けする部材であるものとすることもできる。こ
うすれば、各区分で発生する熱を略同一にすることがで
きるから、均等に複数のスイッチング素子を冷却するこ
とができる。
て、前記複数のスイッチング素子が並列に接続され同期
してスイッチングされることにより一つのスイッチング
素子として機能するスイッチング素子群が６組で構成さ
れるインバータの該スイッチング素子群を構成する各ス
イッチング素子であり、前記隔壁部材は、インバータの
各相に接続される２組のスイッチング素子群の各組に属
する少なくとも一つずつのスイッチング素子を一つの区
分に区分けする部材であるものとすることもできる。こ
うすれば、各区分で発生する熱を略同一にすることがで
きるから、均等に複数のスイッチング素子を冷却するこ
とができる。
【００１８】 さらに、本発明の第１の冷却装置におい
て、前記隔壁部材は、前記発熱素子の制御回路基板の少
なくとも一部を用いて形成されてなるものとすることも
できる。こうすれば、隔壁と制御回路基板とを一体のも
のとすることができ、小型化を図ることができる。
て、前記隔壁部材は、前記発熱素子の制御回路基板の少
なくとも一部を用いて形成されてなるものとすることも
できる。こうすれば、隔壁と制御回路基板とを一体のも
のとすることができ、小型化を図ることができる。
【００１９】 あるいは、本発明の第１の冷却装置にお
いて、前記区分上部に配置され、気化した前記冷却液体
が凝縮して液化し滴下する際の滴下位置をガイドするガ
イド部材を備えるものとすることもできる。こうすれ
ば、気化して凝縮した冷却液体を所望の位置に滴下させ
ることができる。
いて、前記区分上部に配置され、気化した前記冷却液体
が凝縮して液化し滴下する際の滴下位置をガイドするガ
イド部材を備えるものとすることもできる。こうすれ
ば、気化して凝縮した冷却液体を所望の位置に滴下させ
ることができる。
【００２０】 このガイド部材を備える態様の本発明の
第１の冷却装置において、前記ガイド部材は、前記隔壁
部材により区分けされた各区分から気化した前記冷却液
体に相当する凝縮した前記冷却液体を対応する区分に滴
下するよう滴をガイドする部材であるものとすることも
できる。こうすれば、各区分の冷却液体の量を変化させ
ないようにすることができる。
第１の冷却装置において、前記ガイド部材は、前記隔壁
部材により区分けされた各区分から気化した前記冷却液
体に相当する凝縮した前記冷却液体を対応する区分に滴
下するよう滴をガイドする部材であるものとすることも
できる。こうすれば、各区分の冷却液体の量を変化させ
ないようにすることができる。
【００２１】 また、ガイド部材を備える態様の本発明
の第１の冷却装置において、前記ガイド部材は、前記所
定の傾きのときでも、前記隔壁部材により区分けされた
各区分から気化した前記冷却液体に相当する凝縮した前
記冷却液体を対応する区分に滴下するよう滴をガイドす
る部材であるものとすることもできる。こうすれば、所
定の傾きが生じても各区分の冷却液体の量を変化させな
いようにすることができる。
の第１の冷却装置において、前記ガイド部材は、前記所
定の傾きのときでも、前記隔壁部材により区分けされた
各区分から気化した前記冷却液体に相当する凝縮した前
記冷却液体を対応する区分に滴下するよう滴をガイドす
る部材であるものとすることもできる。こうすれば、所
定の傾きが生じても各区分の冷却液体の量を変化させな
いようにすることができる。
【００２２】 本発明の第１の冷却装置において、前記
ガイド部材に近接して配置され、該ガイド部材を放熱に
より冷却する冷却手段を備えるものとすることもでき
る。こうすれば、ガイド部材の表面で気化した冷却液体
を凝縮させることができる。
ガイド部材に近接して配置され、該ガイド部材を放熱に
より冷却する冷却手段を備えるものとすることもでき
る。こうすれば、ガイド部材の表面で気化した冷却液体
を凝縮させることができる。
【００２３】 本発明の第１の発熱素子の冷却装置にお
いて、前記冷却液体はパーフロロカーボンであるものと
することもできる。
いて、前記冷却液体はパーフロロカーボンであるものと
することもできる。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の冷却装置の
一実施例としてインバータを構成する複数のスイッチン
グ素子Ｔの冷却装置１２０について説明する。便宜上、
この冷却装置１２０を第１実施例と呼ぶ。図１は第１実
施例の冷却装置１２０の構成の概略を示す構成図であ
り、図２は第１実施例の冷却装置１２０のスイッチング
素子Ｔの配置の様子を示す配置図であり、図３は第１実
施例の冷却装置１２０が冷却するスイッチング素子Ｔが
構成する回路を例示する回路図である。第１実施例の冷
却装置１２０は、図１に示すように、ベース１２１と共
に密閉された収納部１２３を形成するケース１２２と、
スイッチング素子ＴとダイオードＤとが一つずつ取り付
けられた１２個の絶縁基板Ａ１１〜Ａ１６，Ａ２１〜Ａ
２６と、２個ずつの絶縁基板Ａを属するように収納部１
２３を区分するセパレータ１２６と、各区分に属する絶
縁基板Ａに取り付けられたスイッチング素子Ｔを浸漬す
る冷却液体１３８と、気化した冷却液体１３８を凝縮さ
せると共にその液滴の滴下位置をガイドするガイド部材
１４０と、ガイド部材１４０に近接して取り付けられた
放熱フィン１５０とを備える。
一実施例としてインバータを構成する複数のスイッチン
グ素子Ｔの冷却装置１２０について説明する。便宜上、
この冷却装置１２０を第１実施例と呼ぶ。図１は第１実
施例の冷却装置１２０の構成の概略を示す構成図であ
り、図２は第１実施例の冷却装置１２０のスイッチング
素子Ｔの配置の様子を示す配置図であり、図３は第１実
施例の冷却装置１２０が冷却するスイッチング素子Ｔが
構成する回路を例示する回路図である。第１実施例の冷
却装置１２０は、図１に示すように、ベース１２１と共
に密閉された収納部１２３を形成するケース１２２と、
スイッチング素子ＴとダイオードＤとが一つずつ取り付
けられた１２個の絶縁基板Ａ１１〜Ａ１６，Ａ２１〜Ａ
２６と、２個ずつの絶縁基板Ａを属するように収納部１
２３を区分するセパレータ１２６と、各区分に属する絶
縁基板Ａに取り付けられたスイッチング素子Ｔを浸漬す
る冷却液体１３８と、気化した冷却液体１３８を凝縮さ
せると共にその液滴の滴下位置をガイドするガイド部材
１４０と、ガイド部材１４０に近接して取り付けられた
放熱フィン１５０とを備える。
【００３５】 第１実施例の冷却装置１２０により冷却
される１２個のスイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２
１〜Ｔ２６は、図３に示すように、二つのスイッチング
素子Ｔが並列に接続され同期してスイッチングされるこ
とにより一つのスイッチング素子として機能するよう配
列されて一つのインバータ回路を構成している。一つの
スイッチング素子として機能する二つのスイッチング素
子（例えば、Ｔ１１とＴ２１）は、図示しないコントロ
ーラにより同期して同一のスイッチングとなるよう制御
されている。したがって、容量の大きなスイッチング素
子を用いれば、二つのスイッチング素子を一つのスイッ
チング素子に置き換えることもできるが、この場合、各
スイッチング素子には大電流が流れ、それに伴って発熱
も大きくなる。第１実施例のように二つのスイッチング
素子を一つのスイッチング素子として機能させるものと
すれば、各スイッチング素子に流れる電流は半分になる
から、各スイッチング素子の発熱も小さくなりその冷却
は容易になる。第１実施例の冷却装置１２０では、こう
した目的から二つのスイッチング素子を組として一つの
スイッチング素子として機能させ、各スイッチング素子
を効率よく均等に冷却するものである。なお、図３中の
ダイオードＤ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６は、フライ
ホイールダイオードである。
される１２個のスイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２
１〜Ｔ２６は、図３に示すように、二つのスイッチング
素子Ｔが並列に接続され同期してスイッチングされるこ
とにより一つのスイッチング素子として機能するよう配
列されて一つのインバータ回路を構成している。一つの
スイッチング素子として機能する二つのスイッチング素
子（例えば、Ｔ１１とＴ２１）は、図示しないコントロ
ーラにより同期して同一のスイッチングとなるよう制御
されている。したがって、容量の大きなスイッチング素
子を用いれば、二つのスイッチング素子を一つのスイッ
チング素子に置き換えることもできるが、この場合、各
スイッチング素子には大電流が流れ、それに伴って発熱
も大きくなる。第１実施例のように二つのスイッチング
素子を一つのスイッチング素子として機能させるものと
すれば、各スイッチング素子に流れる電流は半分になる
から、各スイッチング素子の発熱も小さくなりその冷却
は容易になる。第１実施例の冷却装置１２０では、こう
した目的から二つのスイッチング素子を組として一つの
スイッチング素子として機能させ、各スイッチング素子
を効率よく均等に冷却するものである。なお、図３中の
ダイオードＤ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６は、フライ
ホイールダイオードである。
【００３６】 インバータを構成する各スイッチング素
子Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６はすべて同一のＩＧ
ＢＴで構成されており、図２に例示するように、インバ
ータ回路の同相に接続された二組のスイッチング素子群
（例えば、Ｔ１１とＴ２１とからなる群とＴ１２とＴ２
２とからなる群）から各々一つずつのスイッチング素子
が同一の区分に属するようにセパレータ１２６により区
分けされている。即ち、セパレータ１２６により、ｕ相
に接続されたスイッチング素子Ｔ１１とスイッチング素
子Ｔ１２とを区分Ｓ１に、同じくｕ相に接続されたスイ
ッチング素子Ｔ２１とスイッチング素子Ｔ２２とを区分
Ｓ４に、ｖ相に接続されたスイッチング素子Ｔ１３とス
イッチング素子Ｔ１４とを区分Ｓ２に、同じくｖ相に接
続されたスイッチング素子Ｔ２３とスイッチング素子Ｔ
２４とを区分Ｓ５に、ｗ相に接続されたスイッチング素
子Ｔ１５とスイッチング素子Ｔ１６とを区分Ｓ３に、同
じくｗ相に接続されたスイッチング素子Ｔ２５とスイッ
チング素子Ｔ２６とを区分Ｓ６に区分けされている。イ
ンバータ回路の同相に接続された二組のスイッチング素
子群は、スイッチング素子に大電流が流れるのを防止す
るために同時にオンとすることがないから、二つのスイ
ッチング素子が同時にオンとなり得る組み合わせに比し
て、各区分内の発熱を低くすることができる。即ち各区
分の発熱を均等なものとすることができるのである。
子Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６はすべて同一のＩＧ
ＢＴで構成されており、図２に例示するように、インバ
ータ回路の同相に接続された二組のスイッチング素子群
（例えば、Ｔ１１とＴ２１とからなる群とＴ１２とＴ２
２とからなる群）から各々一つずつのスイッチング素子
が同一の区分に属するようにセパレータ１２６により区
分けされている。即ち、セパレータ１２６により、ｕ相
に接続されたスイッチング素子Ｔ１１とスイッチング素
子Ｔ１２とを区分Ｓ１に、同じくｕ相に接続されたスイ
ッチング素子Ｔ２１とスイッチング素子Ｔ２２とを区分
Ｓ４に、ｖ相に接続されたスイッチング素子Ｔ１３とス
イッチング素子Ｔ１４とを区分Ｓ２に、同じくｖ相に接
続されたスイッチング素子Ｔ２３とスイッチング素子Ｔ
２４とを区分Ｓ５に、ｗ相に接続されたスイッチング素
子Ｔ１５とスイッチング素子Ｔ１６とを区分Ｓ３に、同
じくｗ相に接続されたスイッチング素子Ｔ２５とスイッ
チング素子Ｔ２６とを区分Ｓ６に区分けされている。イ
ンバータ回路の同相に接続された二組のスイッチング素
子群は、スイッチング素子に大電流が流れるのを防止す
るために同時にオンとすることがないから、二つのスイ
ッチング素子が同時にオンとなり得る組み合わせに比し
て、各区分内の発熱を低くすることができる。即ち各区
分の発熱を均等なものとすることができるのである。
【００３７】 セパレータ１２６には、図１に示すよう
に、スイッチング素子Ｔの制御回路１２８が取り付けら
れている。このよう制御回路１２８をセパレータ１２６
に配置することにより、装置を小型化することができ
る。セパレータ１２６の高さＨについては後述する。
に、スイッチング素子Ｔの制御回路１２８が取り付けら
れている。このよう制御回路１２８をセパレータ１２６
に配置することにより、装置を小型化することができ
る。セパレータ１２６の高さＨについては後述する。
【００３８】 第１実施例でも冷却液体１３８として、
スイッチング素子Ｔが良好に動作することができる許容
動作雰囲気温度より低い沸点を有し、高い絶縁性を示す
液体としてパーフロロカーボンを用いており、この第１
実施例の冷却装置１２０の最大傾斜角度αのときでも各
区分に配置されたすべてのスイッチング素子Ｔが浸漬す
る量が各区分に充填されている。したがって、セパレー
タ１２６の高さＨは、この最大傾斜角度αのときでもセ
パレータ１２６を越えて冷却液体１３８が隣接する区分
に流れ込まないだけの高さとして設定される。いま、冷
却液体１３８による冷却で必要な最低の深さをｈとし、
区分の傾斜に沿った長さをｗとすると、セパレータ１２
６の高さＨは、次式（１）により表わされる。
スイッチング素子Ｔが良好に動作することができる許容
動作雰囲気温度より低い沸点を有し、高い絶縁性を示す
液体としてパーフロロカーボンを用いており、この第１
実施例の冷却装置１２０の最大傾斜角度αのときでも各
区分に配置されたすべてのスイッチング素子Ｔが浸漬す
る量が各区分に充填されている。したがって、セパレー
タ１２６の高さＨは、この最大傾斜角度αのときでもセ
パレータ１２６を越えて冷却液体１３８が隣接する区分
に流れ込まないだけの高さとして設定される。いま、冷
却液体１３８による冷却で必要な最低の深さをｈとし、
区分の傾斜に沿った長さをｗとすると、セパレータ１２
６の高さＨは、次式（１）により表わされる。
【００３９】 Ｈ＞ｈ＋ｗ・ｓｉｎα （１）
【００４０】 ガイド部材１４０には、その表面に凝縮
した冷却液体１３８を重力を用いて集めて滴下させる滴
下部１４２が各区分の中央に相当する位置に形成されて
いる。滴下部１４２に至る傾斜βは、第１実施例の冷却
装置１２０の最大傾斜角度αより大きく設定されてお
り、各区分で気化した冷却液体１３８に相当する量がそ
の区分に滴下するようになっている。勿論、完全に気化
した量と滴下した量とが一致するものではないのは言う
までもない。
した冷却液体１３８を重力を用いて集めて滴下させる滴
下部１４２が各区分の中央に相当する位置に形成されて
いる。滴下部１４２に至る傾斜βは、第１実施例の冷却
装置１２０の最大傾斜角度αより大きく設定されてお
り、各区分で気化した冷却液体１３８に相当する量がそ
の区分に滴下するようになっている。勿論、完全に気化
した量と滴下した量とが一致するものではないのは言う
までもない。
【００４１】 放熱フィン１５０は、熱伝導性の高い材
料、例えばアルミニウムなどにより形成されており、ガ
イド部材１４０に近接して取り付けられている。したが
って、ガイド部材１４０は放熱フィン１５０により冷却
されるから、ガイド部材１４０の表面で気化した冷却液
体１３８が凝縮することになる。
料、例えばアルミニウムなどにより形成されており、ガ
イド部材１４０に近接して取り付けられている。したが
って、ガイド部材１４０は放熱フィン１５０により冷却
されるから、ガイド部材１４０の表面で気化した冷却液
体１３８が凝縮することになる。
【００４２】 こうして構成された第１実施例の冷却装
置１２０の冷却の様子について説明する。図４は、第１
実施例の冷却装置１２０の冷却の様子を模式的に例示す
る模式図である。図示するように、第１実施例の冷却装
置１２０では、発熱素子であるスイッチング素子Ｔは、
冷却液体１３８の沸騰に伴って気化熱が奪われることに
より冷却される。蒸気となった冷却液体１３８は、気相
中を上昇し、放熱フィン１５０により冷却されるガイド
部材１４０の表面で熱を奪われて凝縮する。凝縮して液
化した冷却液体１３８は、その重力により滴下部１４２
に集められ、区分の中央に滴下する。
置１２０の冷却の様子について説明する。図４は、第１
実施例の冷却装置１２０の冷却の様子を模式的に例示す
る模式図である。図示するように、第１実施例の冷却装
置１２０では、発熱素子であるスイッチング素子Ｔは、
冷却液体１３８の沸騰に伴って気化熱が奪われることに
より冷却される。蒸気となった冷却液体１３８は、気相
中を上昇し、放熱フィン１５０により冷却されるガイド
部材１４０の表面で熱を奪われて凝縮する。凝縮して液
化した冷却液体１３８は、その重力により滴下部１４２
に集められ、区分の中央に滴下する。
【００４３】 以上説明した第１実施例の冷却装置１２
０によれば、スイッチング素子Ｔの許容動作雰囲気温度
より低い沸点を有する冷却液体１３８が気化する際の気
化熱をスイッチング素子Ｔから直接または間接に奪うこ
とにより、スイッチング素子Ｔを冷却することができ
る。また、第１実施例の冷却装置１２０によれば、セパ
レータ１２６の高さＨを装置の最大傾斜角度αに応じて
設定するから、冷却装置１２０が傾いても各区分の冷却
液体１３８を同量に保持することができる。しかも、セ
パレータ１２６にスイッチング素子Ｔの制御回路１２８
を取り付けたから、装置全体を小型化することができ
る。更に、第１実施例の冷却装置１２０では、ガイド部
材１４０により各区分で気化した冷却液体１３８に相当
する量がその区分に滴下するようにしたから、気化した
冷却液体１３８を液化して再びスイッチング素子Ｔの冷
却に使用することができる。しかも、ガイド部材１４０
の傾斜βを装置の最大傾斜角度αより大きくしたから、
冷却装置１２０が傾いても適正な量の冷却液体１３８を
各区分に滴下することができる。したがって、各区分の
冷却液体１３８は増減することがない。もとより、冷却
液体１３８は高い絶縁性を示すから、電気的な短絡を生
じることもない。また、スイッチング素子Ｔの動作雰囲
気温度をその許容温度範囲内とすることができる。
０によれば、スイッチング素子Ｔの許容動作雰囲気温度
より低い沸点を有する冷却液体１３８が気化する際の気
化熱をスイッチング素子Ｔから直接または間接に奪うこ
とにより、スイッチング素子Ｔを冷却することができ
る。また、第１実施例の冷却装置１２０によれば、セパ
レータ１２６の高さＨを装置の最大傾斜角度αに応じて
設定するから、冷却装置１２０が傾いても各区分の冷却
液体１３８を同量に保持することができる。しかも、セ
パレータ１２６にスイッチング素子Ｔの制御回路１２８
を取り付けたから、装置全体を小型化することができ
る。更に、第１実施例の冷却装置１２０では、ガイド部
材１４０により各区分で気化した冷却液体１３８に相当
する量がその区分に滴下するようにしたから、気化した
冷却液体１３８を液化して再びスイッチング素子Ｔの冷
却に使用することができる。しかも、ガイド部材１４０
の傾斜βを装置の最大傾斜角度αより大きくしたから、
冷却装置１２０が傾いても適正な量の冷却液体１３８を
各区分に滴下することができる。したがって、各区分の
冷却液体１３８は増減することがない。もとより、冷却
液体１３８は高い絶縁性を示すから、電気的な短絡を生
じることもない。また、スイッチング素子Ｔの動作雰囲
気温度をその許容温度範囲内とすることができる。
【００４４】 第１実施例の冷却装置１２０では、イン
バータ回路を構成する１２個のスイッチング素子Ｔ１１
〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６を冷却するものとして構成し
たが、インバータ回路を構成する６個のスイッチング素
子を冷却するものとして構成してもよい。この場合、セ
パレータにより６つの区分に区分けしてもよいし、３つ
の区分に区分けしてもよい。この３つの区分に区分けす
る場合には、各相に接続された２つのスイッチング素子
を１つの区分にするのが好ましい。また、３つ以上のス
イッチング素子を並列に接続し同期してスイッチングす
ることにより１つのスイッチング素子として機能させる
スイッチング素子群を６組備えて構成されるインバータ
回路の各スイッチング素子を冷却するものとして構成し
てもよい。この場合も、インバータ回路の各相に接続さ
れる２組のスイッチング素子群の各組に属する少なくと
も１つずつのスイッチング素子を１つの区分に区分けす
るのが好ましい。
バータ回路を構成する１２個のスイッチング素子Ｔ１１
〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６を冷却するものとして構成し
たが、インバータ回路を構成する６個のスイッチング素
子を冷却するものとして構成してもよい。この場合、セ
パレータにより６つの区分に区分けしてもよいし、３つ
の区分に区分けしてもよい。この３つの区分に区分けす
る場合には、各相に接続された２つのスイッチング素子
を１つの区分にするのが好ましい。また、３つ以上のス
イッチング素子を並列に接続し同期してスイッチングす
ることにより１つのスイッチング素子として機能させる
スイッチング素子群を６組備えて構成されるインバータ
回路の各スイッチング素子を冷却するものとして構成し
てもよい。この場合も、インバータ回路の各相に接続さ
れる２組のスイッチング素子群の各組に属する少なくと
も１つずつのスイッチング素子を１つの区分に区分けす
るのが好ましい。
【００４５】 第１実施例の冷却装置１２０では、セパ
レータ１２６にスイッチング素子Ｔの制御回路１２８を
取り付けたが、制御回路１２８を取り付けない構成とし
ても差し支えない。また、第１実施例の冷却装置１２０
では、ガイド部材１４０を湾曲面で滴下部１４２に液滴
が集まるように構成したが、平面で滴下部１４２に至る
ように構成してもよい。
レータ１２６にスイッチング素子Ｔの制御回路１２８を
取り付けたが、制御回路１２８を取り付けない構成とし
ても差し支えない。また、第１実施例の冷却装置１２０
では、ガイド部材１４０を湾曲面で滴下部１４２に液滴
が集まるように構成したが、平面で滴下部１４２に至る
ように構成してもよい。
【００４６】 第１実施例の冷却装置１２０では、セパ
レータ１２６の上部を開放端として各区分は密閉されな
いものとしたが、セパレータ１２６の上端をガイド部材
１４０に固定して各区分を密閉するものとしてもよい。
レータ１２６の上部を開放端として各区分は密閉されな
いものとしたが、セパレータ１２６の上端をガイド部材
１４０に固定して各区分を密閉するものとしてもよい。
【００４７】 第１実施例の冷却装置１２０では、ガイ
ド部材１４０に近接して放熱フィン１５０を取り付けた
が、第１実施例の冷却装置２０の液体冷却装置５０のよ
うな循環路に冷却媒体を循環させて冷却するものとして
もよい。
ド部材１４０に近接して放熱フィン１５０を取り付けた
が、第１実施例の冷却装置２０の液体冷却装置５０のよ
うな循環路に冷却媒体を循環させて冷却するものとして
もよい。
【００４８】第１実施例の冷却装置１２０では、冷却液
体２８，１３８としてパーフロロカーボンを用いたが、
他の液体を用いるものとしてもよい。この場合、液体と
しては、スイッチング素子４２，Ｔが良好に動作するこ
とができる許容動作雰囲気温度より低い沸点を有し、高
い絶縁性を示す液体であればよい。発熱体として電気的
な短絡を考慮しなくてもよい場合には、更に絶縁性を示
す必要もない。
体２８，１３８としてパーフロロカーボンを用いたが、
他の液体を用いるものとしてもよい。この場合、液体と
しては、スイッチング素子４２，Ｔが良好に動作するこ
とができる許容動作雰囲気温度より低い沸点を有し、高
い絶縁性を示す液体であればよい。発熱体として電気的
な短絡を考慮しなくてもよい場合には、更に絶縁性を示
す必要もない。
【００４９】 以上、本発明の実施の形態について実施
例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論で
ある。
例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論で
ある。
【図１】 第１実施例の冷却装置１２０の構成の概略
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図２】 第１実施例の冷却装置１２０のスイッチン
グ素子Ｔの配置の様子を示す配置図である。
グ素子Ｔの配置の様子を示す配置図である。
【図３】 第１実施例の冷却装置１２０が冷却するス
イッチング素子Ｔが構成する回路を例示する回路図であ
る。
イッチング素子Ｔが構成する回路を例示する回路図であ
る。
【図４】 第１実施例の冷却装置１２０の冷却の様子
を模式的に例示する模式図である。
を模式的に例示する模式図である。
１２０ 冷却装置、１２１ ベース、１２２ ケース、
１２３ 収納部、１２６ セパレータ、１２８制御回
路、１３８ 冷却液体、１４０ ガイド部材、１４２
滴下部、１５０放熱フィン、Ａ１１〜Ａ１６，Ａ２１〜
Ａ２６ 絶縁基板、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６
スイッチング素子、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６、
ダイオード、Ｓ１〜Ｓ６区分。
１２３ 収納部、１２６ セパレータ、１２８制御回
路、１３８ 冷却液体、１４０ ガイド部材、１４２
滴下部、１５０放熱フィン、Ａ１１〜Ａ１６，Ａ２１〜
Ａ２６ 絶縁基板、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６
スイッチング素子、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６、
ダイオード、Ｓ１〜Ｓ６区分。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山川 崇尚
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自
動車株式会社内
(72)発明者 松木 務
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自
動車株式会社内
(56)参考文献 特開 平７−115155（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−162579（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−23458（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−29985（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−35948（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−163877（ＪＰ，Ａ)
実開 昭58−186796（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭62−126844（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 23/427
H05K 7/20
Claims (9)
- 【請求項１】インバータ回路の同相に接続された二組の
スイッチング素子群から各々一つずつのスイッチング素
子が同一の区分に属するように区分けされ、所定の傾き
のときに該区分けした区分に属するスイッチング素子の
すべての部位より上側に突出する高さを有する隔壁部材
と、 前記スイッチング素子の許容動作雰囲気温度より低い沸
点を有し、前記所定の傾きのときに前記隔壁部材により
区分けされた区分に属するスイッチング素子のすべてを
浸漬させる量の冷却液体とを備える冷却装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の冷却装置であって、前記インバータ回路は ６個のスイッチング素子で構成さ
れ、 前記隔壁部材は、前記インバータの各相に接続される一
対のスイッチング素子を一つの区分に区分けする部材で
ある冷却装置。 - 【請求項３】請求項１記載の冷却装置であって、前記イ
ンバータ回路は複数のスイッチング素子が並列に接続さ
れ同期してスイッチングされることにより一つのスイッ
チング素子として機能するスイッチング素子群が６組で
構成され、 前記隔壁部材は、前記インバータの各相に接続される２
組のスイッチング素子群の各組に属する少なくとも一つ
ずつのスイッチング素子を一つの区分に区分けする部材
である冷却装置。 - 【請求項４】前記隔壁部材は、前記スイッチング素子の
制御回路基板の少なくとも一部を用いて形成されてなる
請求項１ないし３いずれか記載の冷却装置。 - 【請求項５】前記区分上部に配置され、気化した前記冷
却液体が凝縮して液化し滴下する際の滴下位置をガイド
するガイド部材を備える請求項１ないし４いずれか記載
の冷却装置。 - 【請求項６】前記ガイド部材は、前記隔壁部材により区
分けされた各区分から気化した前記冷却液体に相当する
凝縮した前記冷却液体を対応する区分に滴下するよう滴
をガイドする部材である請求項５記載の冷却装置。 - 【請求項７】前記ガイド部材は、前記所定の傾きのとき
でも、前記隔壁部材により区分けされた各区分から気化
した前記冷却液体に相当する凝縮した前記冷却液体を対
応する区分に滴下するよう滴をガイドする部材である請
求項５記載の冷却装置。 - 【請求項８】前記ガイド部材に近接して配置され、該ガ
イド部材を放熱により冷却する冷却手段を備える請求項
５ないし７いずれか記載の冷却装置。 - 【請求項９】前記冷却液体はパーフロロカーボンである
請求項１ないし８いずれか記載の冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17390099A JP3506050B2 (ja) | 1999-03-26 | 1999-06-21 | 発熱素子の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8300199 | 1999-03-26 | ||
| JP11-83001 | 1999-03-26 | ||
| JP17390099A JP3506050B2 (ja) | 1999-03-26 | 1999-06-21 | 発熱素子の冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000349213A JP2000349213A (ja) | 2000-12-15 |
| JP3506050B2 true JP3506050B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=26424044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17390099A Expired - Fee Related JP3506050B2 (ja) | 1999-03-26 | 1999-06-21 | 発熱素子の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3506050B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7073918B2 (ja) | 2018-05-31 | 2022-05-24 | Ｍｃｐｐイノベーション合同会社 | 接着性樹脂組成物及び積層体 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007035722A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Mitsubishi Electric Corp | 車載機器の放熱構造 |
| JP4765821B2 (ja) * | 2006-08-03 | 2011-09-07 | 三菱マテリアル株式会社 | パワーモジュールの冷却構造体 |
| JP2008218718A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Toyota Motor Corp | 電子素子の冷却構造および電子素子冷却用の筐体 |
| US8369090B2 (en) | 2009-05-12 | 2013-02-05 | Iceotope Limited | Cooled electronic system |
| WO2010130993A2 (en) * | 2009-05-12 | 2010-11-18 | Iceotope Limited | Cooled electronic system |
| KR101336987B1 (ko) | 2011-12-14 | 2013-12-16 | (주) 사람과나눔 | 전자 부품 방열 모듈 및 이에 사용되는 방열액 |
| DE102012111489A1 (de) * | 2012-11-27 | 2014-05-28 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Kühlvorrichtung für eine Leistungselektronik zum Einsatz im Kraftfahrzeugbereich |
| JP6056560B2 (ja) * | 2013-03-08 | 2017-01-11 | 株式会社デンソー | 沸騰冷却装置 |
| JP6048393B2 (ja) * | 2013-12-24 | 2016-12-21 | トヨタ自動車株式会社 | 冷却器 |
| WO2022259716A1 (ja) | 2021-06-07 | 2022-12-15 | 株式会社村田製作所 | 熱拡散デバイス |
-
1999
- 1999-06-21 JP JP17390099A patent/JP3506050B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7073918B2 (ja) | 2018-05-31 | 2022-05-24 | Ｍｃｐｐイノベーション合同会社 | 接着性樹脂組成物及び積層体 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000349213A (ja) | 2000-12-15 |
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